AA6061铝合金正方形截面管胀形工艺研究

AA6061铝合金挤压管材在常温下强度高但塑性差,难以成形复杂形状零件。基于此,提出了固溶处理+固体颗粒介质胀形+人工时效的工艺流程,通过固溶、淬火和时效等热处理工艺调整铝合金变形前后的力学性能,应用固体颗粒介质胀形技术实现管件塑性成形。以AA6061挤压铝合金管为研究对象,分析了固溶处理工艺参数对合金力学性能的影响,发现管材经固溶温度560℃且保温120min处理后,其延伸率提高3倍以上,强度和硬度也大幅降低,使合金管材的成形性能指标显著提高,具备了固体颗粒介质胀形管件的条件;对合金固溶处理后再人工时效处理的试验研究表明,人工时效温度180℃且保温360min时合金塑性下降,强度和硬度等性能指标均可恢复至初始状态。基于铝合金热处理工艺特征的研究,采用固溶处理+固体颗粒介质胀形+时效处理的工艺流程,成功试制了AA6061铝合金典型的正方形截面管件,其环向最大展长率可达34%。     

加载路径对AA5083管件热态非金属颗粒介质成形性能的影响

将颗粒介质作为传力介质,应用于铝合金管件内高压热成形工艺。通过热单向拉伸试验建立AA5083板材的本构模型。通过管材热态颗粒介质胀形数值模拟,结合AA5083理论成形极限图的分析,研究了不同加载路径对管件壁厚分布、管端缩料量和主应变曲线的影响规律,并进行了相应的工艺试验验证。研究结果表明,合理匹配初始压头力和管端进给量参数,使预成形管坯在胀形区形成有益皱纹,可为胀形区管坯变形提供聚料作用,从而提高管件成形质量和胀形极限。     

AA5083管件颗粒介质非均匀内压温热胀形工艺性能解析

基于管件热单向拉伸试验、颗粒介质传压性能试验和外摩擦因数试验,分析了采用温热颗粒介质压力成形工艺时,在非均匀内压下AA5083管材自由胀形区的受力情况,探讨了颗粒介质与管件内壁摩擦作用对管件胀形区壁厚分布和胀形极限的影响。理论分析和工艺试验表明,温热颗粒介质压力成形工艺中颗粒介质与管坯之间存在的有益摩擦有效抑制了管件减薄,提高了管件胀形极限。     

Q235/AA5052复合凸环管颗粒介质胀形工艺研究

钢/铝复合管内衬的AA5052挤压铝管成形性能极差,室温下难以与外覆钢管协调变形至目标管件的形状要求。基于此,提出了挤压铝管退火处理、复合装配、颗粒介质胀形的工艺流程,使复合管胀形比达到1.40,成功制备了厚径比为3/102的复合凸环管件,最大减薄率不超过20%,满足产品技术要求。试验研究表明,AA5052挤压管材采取加热440℃保温60min的退火处理后成形性能最优,延伸率提高了3倍以上;复合管胀形过程中的壁厚分布规律与管层间摩擦因数相关,降低管层间摩擦作用能够抑制内衬铝管减薄,有利于复合管胀形极限的提高。颗粒介质胀形工艺对胀形管坯的尺寸精度要求较低,可采用通用设备和简便的模具装置实现成形工艺。     

Q235覆管对AA5052铝合金基管颗粒介质胀形行为的影响

采用AA5052铝合金挤压管作内层基管、Q235碳素结构钢卷焊管作外层覆管的钢铝复合管对复合管颗粒介质胀形行为进行研究。通过塑性理论分析胀形过程中管间切向摩擦力及法向压力对基管应力大小的影响;利用数值模拟分析管间摩擦因数和覆管各向异性对基管的应变成形极限的综合影响,并给出单管、复合管胀形时的壁厚减薄情况和基管的应力、应变分布;通过管材颗粒介质内高压胀形试验,对比单管和复合管胀形条件下铝合金管的极限胀形比,分析复合管的变形协调性。结果表明：通过施加Q235碳素结构钢覆管,减小了AA5052基管胀形区中间截面处的双向拉应力,基管胀形区壁厚减薄变小,胀形比提高了22%,复合管下基管最大减薄率为17.5 %,成形性能显著提高。     

直缝激光焊管液压成形极限图试验研究

在管件液压成形中,准确地评价管材缩颈或破裂现象是工程上备受关注的问题。成形极限图作为评价成形性能的一种有效手段,得到广泛应用。基于椭圆胀形试验方法,通过改变椭圆比大小实现拉-拉应变区管材极限应变的测量。联合已有的自由胀形试验和椭圆胀形试验,实现管材液压成形极限试验评价。采用镶嵌式模具结构设计,建立一种柔性化的管材液压成形极限试验装置,完成多种规格激光焊管的液压成形极限试验。激光焊管成形极限试验结果表明,所建立的成形极限试验方法是可行的;同种牌号的激光焊管,厚度和直径不仅影响着平面应变点的成形极限,而且也影响着成形极限曲线的形状;由于受起皱失稳的影响,直径厚度比越小的管材,拉-压应变区的极限应变比值也越小。     

基于成形应力极限的管材液压成形缺陷预测

基于塑性应力应变关系及Hill79屈服准则,推导出极限应力与极限应变间转化关系,进而建立2008T4铝合金的成形应力极限图(Forming limit stress diagram,FLSD)。采用LS-DYNA软件对三通管液压胀形过程进行模拟,应用FLSD预测胀形过程中破裂的发生及成形压力极限,并与传统成形极限图(Forming limit diagram,FLD)结果进行了对比。研究表明,FLD与FLSD预测结果中破裂缺陷位置相同,但极限内压力值存在很大差别,而FLSD预测结果与物理试验结果较吻合。考虑到FLD受应变路径影响显著的因素,将FLSD作为管材液压成形等复杂应变路径下的成形极限的判据更加方便可靠。     

凸环管件颗粒介质内高压成形工艺理论解析

离散体颗粒介质使颗粒介质内高压成形工艺中的传压具有非均匀性、颗粒介质与管件之间摩擦作用显著等特征,基于此,建立了颗粒介质非均匀载荷传压模型,对凸环管件胀形工艺过程进行了理论推导和数值解析,探讨了内压状况和摩擦条件对管件成形性能的影响,并通过工艺试验对理论分析结果进行了验证。分析结果表明,颗粒介质内高压成形工艺所具有的内压非均匀性、介质与管坯摩擦作用显著两大特征可有效减小胀形过程中的壁厚减薄和成形压力。对比试验与理论分析结果表明,壁厚分布和成形压力的理论计算结果与试验结果一致,颗粒介质非均匀载荷传压模型的构建策略可用于管件成形的预测和分析。     

6061铝合金厚板零件真空气淬工艺研究

6061铝合金材料钎焊性能良好,广泛应用在需要钎焊的产品中.钎焊后需要通过固溶时效(淬火时效)提高零件强度.采用真空气淬工艺,从人工时效参数、充气压力、工件摆放位置三个方面进行试验研究,确定了6061铝合金厚板零件的真空气淬工艺方法和工艺参数;解决了6061铝合金厚板零件真空气淬后硬度值低(HR15T),难以淬透的问题...     

铝合金AA6082(T5)挤压型材基本力学性能试验和成形极限图的建立

对铝合金6082(T5)矩形中空截面挤压型材的基本力学性能进行了实验研究，获得了真实应力应变关系曲线和厚向异性指数rc、r45和r90。采用带缺口的单拉试样，建立了铝合金挤压型材拉弯成形极限图，为拉弯成形破裂现象的研究提供了有效判据。     

采用小弯曲半径弯头反向推直与正向推弯的管坯设计方法

采用数值模拟技术对小弯曲半径弯头（1D）进行反向推直以获得弯头推弯成形时管坯的近似尺寸,并进行优化;在此基础上,采用正向成形法对优化管坯进行推弯模拟与试验验证,最终得到较为精确的管坯尺寸。以管径为32mm×1mm的LF2M铝合金管材进行小弯曲半径弯头成形为例,首先对弯头产品尺寸进行反向推直模拟,获得推直管坯尺寸后,进行优化与正向推弯模拟验证,最终对优化的精确管坯进行推弯成形试验,结果显示：通过反向推直与正向推弯模拟相结合获得小弯曲半径弯头推弯成形管坯尺寸的方法具有较高的可靠性,并得到了管径为32mm×1mm的LF2M铝合金管材进行高难推弯成形时的管坯尺寸与成形零件。     

Forming of the precision aluminum tube for a light weight propeller shaft

In today’s reality, which requires automotive technical development to be environmentally friendly and highly efficient, lightening the weight of the propeller shaft for automobile actuation is also required. Some automobile manufacturers have developed and are applying the propeller shaft for automobile actuators to their production and accomplishing more than 30% reduction in weight by replacing steel materials with high strength aluminum alloy. For the propeller shaft, manufacturing technology of aluminum tube with high stiffness and high precision is required due to the problems of noise and vibration. In this study, the seamless tubes of aluminum alloy 7003 are hot extruded and cold drawn. The forming processes are simulated and modified to reduce and make uniform any plastic deformation. More precious tubes can be obtained by modifications. Extrusion with hollow billet and optimization of drawing tools were introduced for the production of an aluminum tube with high strength and high precision for the propeller shaft.     

矩形管冷弯成形的辊花设计及成形规律

依据矩形管冷弯成形的多道次孔型轧制特点,考虑轧前圆管坯与轧后矩形管存在的拓扑等价关系,建立了两者之间的形心映射数学模型,实现了矩形管冷弯成形过程的辊花设计,并进行了轧制实验。轧后产品满足GB/T 6728-2002的要求。基于弹塑性有限元法建立了矩形管冷弯成形的仿真模型,研究了冷弯成形的金属流动、纵向延伸和残余应力分布,确定了变形过程开裂危险区位置。     

工艺参数对三维非轴对称管件缩径旋压成形的影响

以6061T1(挤压态及退火态)铝合金为研究对象,探讨工艺参数对三维非轴对称管件缩径旋压成形的影响。结果表明,当材料状态及其他工艺参数相同时,与轴对称零件相比,偏心及倾斜类零件的极限名义缩径量要小得多;轴对称件所能采取的进给比下限最低,而倾斜件的进给比下限最高;当旋转圆角半径过小时,会使工件表面粗糙度值变大,甚至出现破裂现象;旋轮直径对极限名义缩径量的影响不大。当工艺参数选择不合理时,工件口部或起旋点附近易产生破裂现象,为危险截面所在位置。     

基于空洞演化理论的挤压焊合描述模型

在铝合金管材分流挤压成形中,金属在焊合室内经历一个固态焊合过程,并在型材的整个长度方向上留下焊合缝。焊合缝通常是材料结构最薄弱的部位,为此焊合质量控制是挤压承压铝合金管材亟待解决的问题。针对挤压焊合过程定量描述的难题,将焊合过程描述为焊合面细观空洞的闭合过程,基于细观塑性力学方法建立焊合过程空洞演化模型。研究根据焊合面应力状态推导焊合面材料本构方程,并据此推导焊合面空洞闭合过程中孔隙度表达式,得到宏观应力场作用下描述挤压焊合的空洞演化模型;利用Gleeble热模拟试验机进行焊合过程的物理模拟试验,验证焊合描述模型的合理性,并基于该模型分析焊合质量的主要影响因素。研究提供一种挤压焊合过程定量描述方法,有助于揭示分流挤压焊合缺陷的形成机制。